DE102008005274A1

DE102008005274A1 - Durchflussmengensteuerventil

Info

Publication number: DE102008005274A1
Application number: DE102008005274A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Tsukubamirai Okitsu
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2008-01-19
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2028-01-20
Also published as: US20080191158A1; JP5007858B2; CN101240856A; KR100961849B1; DE102008005274B4; US7862005B2; JP2008196518A; KR20080074803A; CN101240856B

Abstract

In einem Durchflussmengensteuerventil (50) ist eine Stange (78) durch das Innere des Gehäuses (52) eingesetzt und erste und zweite Verbindungselemente (88, 100) sind koaxial mit beiden Enden der Stange (78) verbunden. Ein erster Balg (106) und ein zweiter Balg (108), die jeweils einen Balgabschnitt (130) aufweisen, sind an der Stange (78) vorgesehen, um eine Leckage von Fluid, das in das Innere des Gehäuses (52) eingeführt ist, zu verhindern. Außerdem werden der erste Balg (106) und der zweite Balg (108) durch Verschiebung der Stange (78) entlang der axialen Richtung expandiert und zusammengezogen, was durch Antreiben eines Stellgliedes (54) bewirkt wird, so dass ein Ventilelement (110) der Stange (78) sich einem Ventilsitz (70) annähert bzw. von diesem entfernt und ein Spalt zwischen dem Ventilelement (110) und dem Ventilsitz (70) sich so ändert, dass eine Durchflussmenge des Fluids gesteuert wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Durchflussmengensteuerventil, mit dem eine Strömungsmenge eines Druckfluides, das durch und zwischen einem Paar von Anschlüssen fließt, durch axiale Verschiebung einer Stange, die ein Ventilelement aufweist, gesteuert werden kann.
Bisher sind Durchflussmengensteuerventile bekannt, bei denen ein innerer Zylinder mit einem Gewindeabschnitt an seiner inneren Umfangsfläche drehbar in einem Ventilgehäuse angeordnet ist. Im Inneren des inneren Zylinders ist an seinem einen Ende ein Ventilkörper befestigt. Ein Ventilschaft mit einem Gewindeabschnitt an seiner äußeren Umfangsfläche ist eingesetzt, wobei der innere Zylinder und der Ventilschaft in Gewindeeingriff miteinander stehen.
Bei einem solchen Durchflussmengensteuerventil, wie es in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2006-057663 A beschrieben und in 9 der vorliegenden Anmeldung dargestellt ist, ist ein Kolben 1 vorgesehen, der durch die Zufuhr eines Druckfluides verschiebbar ist. Ein steuerseitiger Balgventilkörper 3 greift an einem unteren Ende einer Gleitwelle 2, die mit dem Kolben 1 verbunden ist, an. Außerdem ist ein kompensationsseitiger Balgventilkörper 5 mit einem unteren Bereich des steuerseitigen Balgventilkörpers 3 über eine Verbindungsstange 4 verbunden. Der steuerseitige Balgventilkörper 3 umfasst einen flexiblen Balgabschnitt 3c, der mit einem fixierten Befestigungselement 3a und einem säulenförmigen Element 3b verbunden ist. Der kompensationsseitige Balgventilkörper 5 umfasst einen flexiblen Balgabschnitt 5c, der mit einem fixierten Befestigungselement 5a und einem säulenförmigen Element 5b verbunden ist. Während die Balgabschnitte 3c, 5c durch Verschiebung des Kolbens 1 expandieren und sich zusammenziehen, werden der steuerseitige Balgventilkörper 3 und der kompensationsseitige Balgventilkörper 5 verschoben.
Bei dem oben beschriebenen Stand der Technik sind der steuerseitige Balgventilkörper 3 und der kompensationsseitige Balgventilkörper 5 miteinander über die Verbindungsstange 4 verbunden. Ein Ende der Verbindungsstange 4 liegt an einer halbkugelförmigen Oberfläche an einer Aussparung des säulenförmigen Elements 3b des steuerseitigen Balgventilkörpers 3 an und wird hierdurch getragen. Das andere Ende der Verbindungsstange 4 ist durch eine Aussparung des säulenförmigen Elements 5b des kompensationsseitigen Balgventilkörpers 5 eingesetzt und wird hierdurch getragen.
Da der steuerseitige Balgventilkörper 3 und der kompensationsseitige Balgventilkörper 5 nicht jeweils vollständig mit der Verbindungsstange 4 verbunden sind, besteht aber die Befürchtung, dass der steuerseitige Balgventilkörper 3, die Verbindungsstange 4 und der kompensationsseitige Balgventilkörper 5 senkrecht abgelenkt und sich verschieben können, so dass sie nicht mehr konzentrisch angeordnet sind. Anders ausgedrückt ist es problematisch und schwierig, den steuerseitigen Balgventilkörper 3 und die Verbindungsstange 4 auf der gleichen Achse zu halten, weil der steuerseitige Balgventilkörper 3 und die Verbindungsstange 4 lediglich über die halbkreisförmige Oberfläche, die einfach in der Aussparung anliegt, aneinander anliegen und weil eine Verschiebung in der Richtung senkrecht zu ihrer Achse in keiner Weise begrenzt wird.
Aus diesem Grunde können sich der steuerseitige Balgventilkörper 3 und der kompensationsseitige Balgventilkörper 5 durch die flexiblen Balgabschnitte 3c, 5c zueinander verschieben, so dass sie in der senkrechten Richtung nicht mehr mit der Achse ausgerichtet sind. Es ist daher schwierig, den steuerseitigen Balgventilkörper 3 und den kompensationsseitigen Balgventilkörper 5 in einer geraden Linie in der axialen Richtung zu verschieben. Als Folge hiervon ver schlechtert sich die Genauigkeit der Durchflussmengensteuerung, die durch den steuerseitigen Balgventilkörper 3 und den kompensationsseitigen Balgventilkörper 5 durchgeführt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Durchflussmengensteuerventil vorzuschlagen, das die Durchflussmengensteuerung eines Fluides mit hoher Genauigkeit durchführt und das eine bessere Haltbarkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine teilweise aufgebrochene schematische Blockdarstellung, die das Durchflussmengensteuerventil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
2 ist ein vergrößerter Schnitt durch wesentliche Elemente des Durchflussmengensteuerventils gemäß 1,
3 ist ein einfacher Schnitt durch die ersten und zweiten Bälge eines Ventilmechanismus' in dem Durchflussmengensteuerventil gemäß 2,
4 ist ein vergrößerter Schnitt durch wesentliche Elemente, der das Durchflussmengensteuerventil gemäß 2 in einem geöffneten Zustand darstellt,
5 ist ein vergrößerter Schnitt durch wesentliche Elemente, der ein modifiziertes Beispiel des in 2 dargestellten Durchflussmengensteuerventils darstellt,
6 ist eine teilweise aufgebrochene schematische Blockdarstellung eines Durchflussmengensteuerventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
7 ist ein vergrößerter Schnitt durch wesentliche Elemente des Durchflussmengensteuerventils gemäß 4,
8 ist ein vergrößerter Schnitt durch wesentliche Elemente, der ein modifiziertes Beispiel des in 7 gezeigten Durchflussmengensteuerventils darstellt, und
9 ist ein Schnitt durch eine Durchflussmengensteuerventil gemäß dem Stand der Technik.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, umfasst ein Durchflussmengensteuerventil 50 gemäß der ersten Ausführungsform ein Gehäuse 52, ein Stellglied 54, das an dem Gehäuse 52 angeordnet ist und beispielsweise durch einen Schrittmotor gebildet wird, einen Ventilmechanismus 56, der durch eine Drehantriebskraft des Stellgliedes 54 angetrieben wird, und einen Antriebskraftübertragungsmechanismus 58, der die Drehantriebskraft des Stellgliedes 54 auf den Ventilmechanismus 56 überträgt.
Außerdem umfasst das Durchflussmengensteuerventil 50 einen Einlassanschluss (Anschluss) 60, der in dem Gehäuse 52 ausgebildet ist und durch welchen ein Fluid (beispielsweise gereinigtes Wasser) eingeführt wird, einen Auslassanschluss (Anschluss) 62, durch welchen das Fluid abgeführt wird, wobei die Strömungsmenge des Fluids durch den Ventilmechanismus 56 gesteuert wird, einen Durchflussmengensensor 64, der in dem Einlassanschluss 60 angeordnet ist und eine Strömungsmenge des zugeführten Fluides erfasst, und einen Temperatursensor 66, der stromabwärts des Strömungsmengensensors 64 innerhalb des Einlassanschlusses 60 angeordnet ist, um die Fluidtemperatur zu erfassen.
Eine Ventilöffnung 68, die sich vertikal (in der Richtung der Pfeile A und B) erstreckt, ist in einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt des Gehäuses 52 ausgebildet. Die Ventilöffnung 68 umfasst einen Abschnitt 72 mit kleinem Durchmesser, der einen Ventilsitz 70 aufweist, welcher radial nach innen vorsteht, und erste und zweite Abschnitte 74, 76 mit großem Durchmesser, die an beiden Enden des Abschnitts 72 mit kleinem Durchmesser angeordnet sind und deren Durchmesser sich gegenüber dem Abschnitt 72 mit kleinem Durchmesser radial nach außen erweitert. Außerdem ist eine Stange 78, die einen Ventil mechanismus 56 bildet, so in die Ventilöffnung 68 eingesetzt, dass sie darin verschiebbar ist.
In der Ventilöffnung 68 ist ein zylindrisches fixiertes Element 80 in einem ersten Abschnitt 74 mit großem Durchmesser an der oberen Seite (in der Richtung des Pfeils A) des Abschnitts 72 mit kleinem Durchmesser angeordnet. Ein Befestigungsabschnitt 82, der an einem unteren Ende des fixierten Elements 80 ausgebildet ist, ist über ein ringförmiges Fußteil 84 an dem Gehäuse 52 befestigt. Eine scheibenförmige Kappe 86 ist an einem oberen Bereich des fixierten Elements 80 angebracht und ein erstes Verbindungselement (Führungselement) 88 des Ventilmechanismus' 56 ist darin verschiebbar gehalten.
Außerdem sind entlang der inneren Umfangsfläche des Fußteils 84 Kugeln 90 angeordnet. Die Kugeln 90 dienen als ein Rastmechanismus, wobei die Kugeln 90 gegenüber der äußeren Umfangsfläche des fixierten Elements 80 verriegelt sind. Außerdem ist das fixierte Element 80 so angeordnet, dass es an einer Winkelposition positioniert werden kann, wobei es um einen festen Winkel (beispielsweise 45°) gegenüber dem Fußteil 84 gedreht werden kann.
Außerdem sind in einer Umfangsrichtung an einer äußeren Umfangsfläche des fixierten Elements 80 Gewinde 92 eingeschnitten, die in Gewindeeingriff mit einem rohrförmigen Körper 94 des Antriebskraftübertragungsmechanismus' 58 stehen.
Andererseits ist in der Ventilöffnung 68 eine zylindrische Endabdeckung 96 in einem zweiten Abschnitt 76 mit großem Durchmesser an einer unteren Seite (in der Richtung des Pfeils B) des Abschnitts 72 mit kleinem Durchmesser angebracht. Die Ventilöffnung 68 mit dem zweiten Abschnitt 76 mit großem Durchmesser wird durch die Endabdeckung 96 verschlossen. Außerdem ist eine Ablassöffnung 98, die in der axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B) durchtritt, in der Endabdeckung 96 ausgebildet. Eine Einsetzöffnung 102, durch welche ein zweites Verbindungselement (Führungselement) 100 eingesetzt ist, steht mit der Umgebung durch die Ablassöffnung 98 in Verbindung. Der zweite Abschnitt 76 mit großem Durchmesser ist so geformt, dass er einen kleineren Durchmesser aufweist als der erste Abschnitt 74 mit großem Durchmesser.
Der Einlassanschluss 60 erstreckt sich in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung relativ zu dem Gehäuse 52 und ist mit dem Abschnitt 72 mit kleinem Durchmesser oberhalb des Ventilsitzes 70 verbunden. Der Auslassanschluss 62 erstreckt sich in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung entlang einer gegenüberliegenden Seite von dem Einlassanschluss 60 und ist stromabwärts des Ventilsitzes 70 mit dem Abschnitt 72 mit kleinem Durchmesser verbunden.
Der Ventilmechanismus 56 umfasst eine längliche Stange 78, die sich in der axialen Richtung erstreckt, das erste Verbindungselement 88, das mit einem oberen Ende der Stange 78 verbunden ist und ein Hauptzahnrad 104 des Antriebskraftübertragungsmechanismus' 58 trägt, das zweite Verbindungselement 100, das mit einem unteren Ende der Stange 78 verbunden und verschiebbar durch einen inneren Teil der Endabdeckung 96 eingesetzt ist, und erste und zweite Bälge 106, 108, die jeweils zwischen den ersten und zweiten Verbindungselementen 88, 100 und der Stange 78 gehalten werden.
Die Stange 78 umfasst ein Ventilelement 110, das im Wesentlichen zentral entlang der axialen Richtung der Stange 78 angeordnet ist. Ein Sitzelement 112, das auf einem Ventilsitz 70 aufgesetzt werden kann, ist an dem Ventilelement 110 angebracht. Außerdem besteht das Sitzelement 112 aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi.
Außerdem hat das Ventilelement 110 eine konische Form mit einer sich verjüngenden (konischen) Oberfläche 114, deren Durchmesser sich nach unten (in der Richtung des Pfeils B) allmählich verringert. Im Hinblick auf die konische Fläche 114 des Ventilelements 110 verringert sich im Einzelnen allmählich der Abstand (Spalt) zwischen der konischen Fläche 114 und dem Ventilsitz 70 durch Verschieben der Stange 78 zu dem Ventilsitz 70 (in der Richtung des Pfeils B) aus einem Zustand, in dem sie von dem Ventilsitz 70 getrennt ist. Dadurch berührt schließlich die konische Fläche 114 die innere Umfangsfläche des Ventilsitzes 70. Hierbei liegt das Sitzelement 112 an dem Ventilsitz 70 an und ein geschlossener Ventilzustand wird erreicht, in welchem der Flüssigkeitsstrom durch den Spalt zwischen dem Ventilelement 110 und dem Ventilsitz 70 unterbrochen wird.
Außerdem erstreckt sich die Stange 78 mit im Wesentlichen gleichem Durchmesser von dem zentral angeordneten Ventilelement 110 zu dessen beiden Enden. Flansche 116, die im Durchmesser erweitert sind, sind an beiden Endabschnitten der Stange 78 vorgesehen. An der Stange 78 sind Verbindungswellen 118a, 118b ausgebildet, die von den Flanschen 116 vorstehen. Dichtringe 120 sind in Ringnuten angebracht, die an der äußeren Umfangsfläche der Verbindungswellen 118a, 118b angeordnet sind. Die Verbindungswellen 118a, 118b sind jeweils in Öffnungen der ersten und zweiten Verbindungselemente 88, 100 eingesetzt. Außerdem sind Gewindeabschnitte 124, die an Enden der Verbindungswellen 118a, 118b ausgebildet sind, in die ersten und zweiten Verbindungselemente 88, 100 eingeschraubt.
Als Folge hiervon werden die ersten und zweiten Verbindungselemente 88, 100 mit beiden Enden der Stange 78 verbunden. Hierbei werden die jeweiligen Achsen der Stange 78 und der ersten und zweiten Verbindungselemente 88, 100 koaxial entlang einer geraden Linie miteinander verbunden.
Das erste Verbindungselement 88 ist mit einem oberen Ende der Stange 78 über die Verbindungswelle 118a verbunden. Die Welle 126, die nach oben (in der Richtung des Pfeils A) vorsteht, ist durch die Öffnung der Kappe 86 eingesetzt, wobei sie das Hauptzahnrad 104 des Antriebskraftübertragungsmechanismus' 58 drehbar hält. Außerdem ist das erste Verbindungselement 88 verschiebbar durch die Öffnung der Kappe 86 eingesetzt und wird in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) geführt.
Das zweite Verbindungselement 100 ist mit einem unteren Ende der Stange 78 über die Verbindungswelle 118b verbunden und verschiebbar durch die Einsetzöffnung 102 der Endabdeckung 96 eingesetzt.
Außerdem sind Kragen 128a, 128b, die jeweils ringförmig zu der Stange 78 vorstehen, an Endabschnitten der ersten und zweiten Verbindungselemente 88, 100 vorgesehen. Vordere Endabschnitte 132 der ersten und zweiten Bälge 106, 108 werden zwischen die Kragen 128a, 128b und die äußere Umfangsfläche der Stange 78 eingesetzt und dort gehalten.
Die ersten und zweiten Bälge 106, 108 bestehen aus einem Harzmaterial, wie Polypropylen (PP) oder dergleichen, und umfassen, wie in 3 dargestellt ist, jeweils einen Balgabschnitt 130, der eine rohrförmige Gestalt aufweist und wellenförmig gebogen ist, einen ringförmigen vorderen Endabschnitt 132, der an einem Ende des Balgabschnitts 130 ausgebildet ist und dessen Durchmesser sich radial nach innen verringert, und einen ringförmigen hinteren Endabschnitt 134, der an dem anderen Ende des Balgabschnitts 130 ausgebildet ist und dessen Durchmesser gegenüber dem Balgabschnitt 130 etwas radial nach außen erweitert ist.
Außerdem haben die ersten und zweiten Bälge 106, 108 im Wesentlichen die gleiche Form, wobei ihr vorderer Endabschnitt 132 und ihr hinterer Endabschnitt 134 offen ist. Der vordere Endabschnitt 132 ist so geformt, dass er einen kleineren Durchmesser aufweist als der hintere Endabschnitt 134.
Die ersten und zweiten Bälge 106, 108 werden grundsätzlich durch Blasen hergestellt, wobei ein geschmolzenes Harzmaterial in eine rohrförmige Form gedrückt wird und das Material durch Blasen eines Fluids in das Innere der Form gegen die innere Wandfläche gepresst und gehärtet wird.
Der Balgabschnitt 130, wie er in 3 gezeigt ist, umfasst vorspringende Teile 136, die mit im Querschnitt im Wesentlichen dreieckiger Form radial nach außen vorstehen, und zurückgesetzte Teile 138 neben den vorspringenden Teilen 136, die mit im Querschnitt im Wesentlichen dreieckiger Form radial nach innen zurückgesetzt sind, so dass die mehreren vorspringenden Teile 136 und zurückgesetzten Teile 138 abwechselnd und durchgehend vorgesehen sind. Durch das Blasen werden Teile des Materials, die in das Innere des Balgabschnitts 130 eingebracht werden, durch ein Druckfluid radial nach außen gepresst, während der Rest des Materials radial innen bleibt. In diesem Fall wird die Wanddicke T2 der radial innen angeordneten zurückgesetzten Teile 138 etwas dicker ausgebildet als die Wanddicke T1 der radial äußeren vorspringenden Teile 136 (d. h., wie in 3 gezeigt, T1 < T2).
Wie in den 2 und 4 dargestellt ist, ist der vordere Endabschnitt 132 des ersten Balges 106 an der Seite des ersten Verbindungselements 88 angeordnet, während der hintere Endabschnitt 134 in dem ersten Abschnitt 74 mit großem Durchmesser der Ventilöffnung 68 angeordnet ist, so dass er an einer Seite des Ventilsitzes 70 (in der Richtung des Pfeils B) liegt. Der vordere Endabschnitt 132 des zweiten Balgs 108 ist an der Seite des zweiten Verbindungselements 100 angeordnet, während sein hinterer Endabschnitt 134 in dem zweiten Abschnitt 76 mit großem Durchmesser der Ventilöffnung 68 angeordnet ist, so dass er an der anderen Seite des Ventilsitzes 70 (in der Richtung des Pfeils A) liegt.
In diesem Fall sind die ersten und zweiten Bälge 106, 108 jeweils kontaktfrei zu den inneren Umfangsflächen des fixierten Elements 80 und der Endabdeckung 96, die in den ersten und zweiten Abschnitten 74, 76 mit großem Durchmesser angeordnet sind, vorgesehen. Außerdem werden die zylindrisch geformten vorderen Endabschnitte 132 zwischen den Kragen 128a, 128b der ersten und zweiten Verbindungselemente 88, 100 und den äußeren Umfangsflächen der Verbindungswellen 118a, 118b, in welchen Dichtungsringe 120 angebracht sind, gehalten.
Außerdem wird bei dem ersten und zweiten Balg 106, 108 der verbundene Bereich zwischen dem vorderen Endabschnitt 132 und dem Balgabschnitt 130 in Anlage an den Endflächen des Flansches 116 der Stange 78 gehalten. Im Einzelnen wird eine radial nach außen gerichtete Verschiebung der oben genannten vorderen Endabschnitte 132 durch die Kragen 128a, 128b der ersten und zweiten Verbindungselemente 88, 100 begrenzt, während ihre axiale Verschiebung (in Richtung der Pfeile A und B) durch die Flansche 116 begrenzt wird.
Andererseits ist, wie in 3 gezeigt ist, der hintere Endabschnitt 134 des ersten und zweiten Balges 106, 108 im Wesentlichen im rechten Winkel in der axialen Richtung zu dem Ende des Balgabschnitts 130 gebogen. Ein Dichtungsring 120 ist an seiner inneren Umfangsseite vorgesehen (vgl. 2). Außerdem wird der hintere Endabschnitt 134 des ersten Balges 106 zwischen dem Gehäuse 52 und dem Befestigungsabschnitt 82 des fixierten Elements 80 in einem Zustand ergriffen, in welchem der Dichtungsring 120 innerhalb des hinteren Endabschnitts 134 aufgenommen ist. Andererseits wird der hintere Endabschnitt 134 des zweiten Balges 108 zwischen dem Gehäuse 52 und einem Endab schnitt der Endabdeckung 96 in einem Zustand ergriffen, in dem der Dichtungsring 120 in dem hinteren Endabschnitt 134 aufgenommen ist.
Im Einzelnen werden die vorderen Endabschnitte 132 des ersten und zweiten Balges 106, 108 über die ersten und zweiten Verbindungselemente 88, 100 an der Stange 78 gehalten, während die hinteren Endabschnitte 134 relativ zu dem Gehäuse 52 fixiert sind. Aus diesem Grunde werden lediglich die vorderen Endabschnitte 132 zusammen mit der Stange 78 verschoben, was mit der expandierenden und sich zusammenziehenden Verschiebung der Balgabschnitte 130 verbunden ist.
Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 58 besteht aus einem Antriebszahnrad 142, das an einer Antriebswelle 140 des Stellgliedes 54 befestigt ist, einem Zwischenzahnrad 144, das mit dem Antriebszahnrad 142 kämmt, und einem Hauptzahnrad 104, das mit dem Zwischenzahnrad 144 kämmt und eine Drehantriebskraft von dem Stellglied 54 auf den Ventilmechanismus 56 mit der Stange 78 überträgt.
Das Zwischenzahnrad 144 umfasst einen verzahnten Abschnitt 144a mit großem Durchmesser, der mit dem Antriebszahnrad 142 kämmt, und einen verzahnten Abschnitt 144b mit kleinem Durchmesser, der mit dem Hauptzahnrad 104 kämmt. Das Zwischenzahnrad 144 wird über eine Spindel 145 drehbar an dem Gehäuse 52 gehalten.
Das Hauptzahnrad 104 wird drehbar auf einer Welle 126 des ersten Verbindungselements 88 gehalten, so dass der um dessen äußere Umfangsfläche angeordnete verzahnte Abschnitt mit dem verzahnten Abschnitt 144b mit kleinem Durchmesser des Zwischenzahnrads 144 kämmt. Ein zylindrisch geformter rohrförmiger Körper 94 ist über Bolzen 146 mit einer unteren Fläche des Hauptzahnrads 104 verbunden, der dem Gehäuse 52 zugewandt ist.
Der rohrförmige Körper 94 ist durch das Innere des ersten Abschnitts 74 mit großem Durchmesser eingesetzt und weist an seiner inneren Umfangsfläche einen Gewindeabschnitt auf, der in Gewindeeingriff mit dem Gewinde 92 des fixierten Elements 80 steht. Außerdem ist der rohrförmige Körper 94 durch Schrauben gegenüber dem fixierten Element 80 in der axialen Richtung verschiebbar. Im Einzelnen sind das erste Verbindungselement 88, die Stange 78, das Hauptzahnrad 104 und der rohrförmige Körper 94 so angeordnet, dass sie auf der gleichen Achse liegen.
Außerdem ist ein Stopperstift 150, der nach unten vorsteht, an einem unteren Abschnitt des rohrförmigen Körpers 94 vorgesehen. Wenn der rohrförmige Körper 94 bei Drehung des Stellgliedes 54 gedreht wird, tritt der an dem ersten Abschnitt 74 mit großem Durchmesser vorgesehene Stopperblock 152 in Eingriff mit dem Stopperstift 150 und stoppt diesen. Als Folge hiervon verhindert der durch den Stopperstift 150 und den Stopperblock 152 gebildete Stoppermechanismus eine Drehung des rohrförmigen Körpers 94, wenn der rohrförmige Körper 94 an der am weitesten unten liegenden Position des ersten Abschnitts 74 mit großem Durchmesser angeordnet ist. Eine weitere Abwärtsverschiebung des rohrförmigen Körpers 94 von einer festgelegten, am weitesten unten liegenden Position wird verhindert.
Auf diese Weise wird durch Drehen des Hauptzahnrads 104 durch Antreiben des Stellgliedes 54 der rohrförmige Körper 94, der in Gewindeeingriff mit dem fixierten Element 80 steht, zusammen mit dem Hauptzahnrad 104 in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) verschoben, woraufhin auch das erste Verbindungselement 88, welches das Hauptzahnrad 104 hält, in der axialen Richtung verschoben wird. Als Folge hiervon werden die Stange 78, die mit dem ersten Verbindungselement 88 verbunden ist, und das zweite Verbindungselement 100 innerhalb des Gehäuses 52 in der axialen Richtung verschoben.
Das Durchflussmengensteuerventil 50 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als Nächstes werden die Betriebs- und Wirkungsweisen des Durchflussmengensteuerventils 50 erläutert. Wenn das Durchflussmengensteuerventil 50 in einem geöffneten Zustand ist, wie er in 2 dargestellt ist, sitzt hierbei das an der Stange 78 angeordnete Ventilelement 110 auf dem Ventilsitz 70 auf und die Fluidströmung wird durch Blockieren der Verbindung zwischen dem Einlassanschluss 60 und dem Auslassanschluss 62 unterbrochen.
Aus dem geschlossenen Zustand des Ventils, in dem die Verbindung zwischen dem Einlassanschluss 60 und dem Auslassanschluss 62 unterbrochen ist, wird, wenn das Durchflussmengensteuerventil 50 geöffnet wird, zunächst das Stellglied 54 angetrieben und gedreht und durch Drehung der Antriebswelle 140 das Antriebszahnrad 142 und das Zwischenzahnrad 144 entsprechend gedreht, wodurch eine Drehantriebskraft auf das Hauptzahnrad 104 übertragen wird. Durch Drehung des rohrförmigen Körpers 94 zusammen mit dem Hauptzahnrad 104 wird außerdem der rohrförmige Körper 94 nach oben (in der Richtung des Pfeils A) entlang des fixierten Elements 80 verschoben, mit welchem der rohrförmige Körper 94 in Gewindeeingriff steht.
Da das Hauptzahnrad 104 so gehalten wird, dass es relativ zu dem ersten Verbindungselement 88, das mit der Stange 78 verbunden ist, verschoben werden kann, auch wenn das Hauptzahnrad 104 und der rohrförmige Körper 94 gedreht werden, dreht sich das erste Verbindungselement 88 nicht und wird lediglich in der axialen Richtung verschoben.
Außerdem wird mit der Aufwärtsbewegung des rohrförmigen Körpers 94 die Stange 78 über das erste Verbindungselement 88 angehoben, woraufhin durch Abheben des Ventilelements 110 von dem Ventilsitz 70 der Einlassanschluss 60 über den zwischen dem Ventilelement 110 und dem Ventilsitz 70 gebildeten Spalt mit dem Auslassanschluss 62 in Verbindung tritt (vgl. 4). Das Fluid (beispielsweise gereinigtes Wasser), das von dem Einlassanschluss 60 zugeführt wird, tritt durch das Innere der Ventilöffnung 68 und wird aus dem Auslassanschluss 62 herausgeleitet.
Weil, wie in 4 gezeigt ist, der vordere Endabschnitt 132 des ersten Balges 106 zusammen mit der Stange 78 nach oben (in der Richtung des Pfeils A) verschoben wird, ändert der erste Balg 106 in diesem Fall seine Form so, dass er gegenüber dem hinteren Endabschnitt 134 expandiert, und Fluid wird in das Innere des ersten Balges 106 eingeführt, das mit dem Abschnitt 72 mit kleinem Durchmesser der Ventilöffnung 68 in Verbindung steht.
Da der vordere Endabschnitt 132 des zweiten Balges 108 zusammen mit der Stange 78 nach oben (in der Richtung des Pfeils A) verschoben wird, ändert andererseits der zweite Balg 108 seine Form so, dass er sich gegenüber dem hinteren Endabschnitt 134 zusammenzieht, wobei Fluid in das Innere des zweiten Balges 108, das mit dem Abschnitt 72 mit kleinem Durchmesser in Verbindung steht, eingeführt wird. Anders ausgedrückt wird bei dem ersten und zweiten Balg 106, 108 der Druck des Fluides radial nach außen auf ihre inneren Wandflächen ausgeübt.
Da Dichtungsringe 120 zwischen dem Gehäuse 52 und den hinteren Endabschnitten 134 des ersten und zweiten Balges 106, 108 angebracht sind, wird außerdem eine Leckage von Fluid aus dem ersten und zweiten Balg 106, 108 verhindert.
Wenn das Stellglied 54 durch Aufwärtsverschiebung der Stange 78 (in der Richtung des Pfeils A) weiter gedreht und angetrieben wird, wodurch der rohrförmige Körper 94 in der gleichen Richtung gedreht wird, nimmt außerdem der Spalt zwischen dem Ventilelement 110 und dem Ventilsitz 70 allmählich entlang der konischen Fläche 114 des Ventilelementes 110 zu und aus diesem Grunde wird eine noch größere Menge an Fluid durch den Spalt zu dem Auslassanschluss 62 abgeführt. Das bedeutet, dass die Strömungsmenge des Fluids mit Hilfe des Ventilelements 110 mit der konischen Fläche 114 einfach gesteuert werden kann.
In dem Fall, dass die Strömungsmenge des Fluids beschränkt oder gedrosselt werden soll, werden andererseits ausgehend von dem Zustand eines geöffneten Ventils, in welchem das Ventilelement 110 von dem Ventilsitz 70 abgehoben ist, die Eigenschaften (d. h. die Polarität) des elektrischen Signals auf das Stellglied 54 umgekehrt und das Stellglied 54 wird in einer entgegengesetzten Richtung zu der oben beschriebenen Weise angetrieben und gedreht. Außerdem wird die Drehantriebskraft von dem Stellglied 54, dem Antriebszahnrad 142 und dem Zwischenzahnrad 144 auf das Hauptzahnrad 104 übertragen, woraufhin durch Drehung des rohrförmigen Körpers 94 zusammen mit dem Hauptzahnrad 104 der rohrförmige Körper 94 entlang des fixierten Elementes 80 nach unten (in der Richtung des Pfeils B) verschoben wird.
Außerdem senkt sich zusammen mit der Abwärtsbewegung des rohrförmigen Körpers 94 die Stange 78 über das erste Verbindungselement 88 ab, woraufhin der zwischen dem Ventilelement 110 und dem Ventilsitz 70 ausgebildete Spalt kleiner wird, da sich das Ventilelement 110 dem Ventilsitz 70 annähert, und die Strömungsmenge des Fluids, das von dem Einlassanschluss 60 zu dem Auslassanschluss 62 fließt, nimmt ab. Da der vordere Endabschnitt 132 des ersten Balges 106 zusammen mit der Stange 78 nach unten (in der Richtung des Pfeils B) verschoben wird, ändert der erste Balg 106 seine Form, wobei er gegenüber seinem hinteren Endabschnitt 134 zusammengedrückt wird. Da der vordere Endabschnitt 132 des zweiten Balges 108 zusammen mit der Stange 78 nach unten (in der Richtung des Pfeils B) verschoben wird, ändert gleichzeitig der zweite Balg 108 seine Form, wobei er relativ zu seinem hinteren Endabschnitt 134 expandiert.
Wenn das Stellglied 54 durch Abwärtsverschiebung der Stange 78 weiter gedreht und angetrieben wird, wodurch der rohrförmige Körper 94 in der gleichen Richtung gedreht wird, wird schließlich das Ventilelement 110 auf dem Ventilsitz 70 aufgesetzt und die Verbindung zwischen dem Einlassanschluss 60 und dem Auslassanschluss 62 wird blockiert. Hierdurch wird ein Zustand eines geschlossenen Ventils erreicht, in dem die Strömung des Fluids unterbrochen ist (vgl. 2).
In der oben beschriebenen Weise sind bei der ersten Ausführungsform erste und zweite Bälge 106, 108, die jeweilige Balgabschnitte 130 aufweisen, an beiden Enden der Stange 78 des Ventilmechanismus' 56 angeordnet. Ihre vorderen Endabschnitte 132 werden durch die Stange 78 abgestützt und gehalten, während ihre hinteren Endabschnitte 134 an dem Gehäuse 52 befestigt sind. Dementsprechend wird Fluid, das in die Ventilöffnung 68 des Gehäuses 52 eingebracht wird, in innere Bereiche des ersten und zweiten Balges 106, 108 eingeführt, wobei eine Leckage von Fluid aus der Ventilöffnung 68 verhindert wird.
Da der erste und zweite Balg 106, 108 in einem kontaktfreien Zustand relativ zu der Ventilöffnung 68 des Gehäuses 52 angeordnet sind, werden außerdem auch dann, wenn der erste und zweite Balg 106, 108 bei Verschiebung der Stange 78 expandiert und zusammengezogen wird, der erste und zweite Balg 106, 108 nicht in gleitender Weise gegenüber der inneren Umfangsfläche der Ventilöffnung 68 verschoben. Somit wird die Stange 78 schnell und gleichmäßig verschoben, so dass die Strömungsmengensteuerung durch das Ventilelement 110 gleichmäßig durchgeführt werden kann.
Da die gepaarten ersten und zweiten Bälge 106, 108 an beiden Enden der Stange 78 vorgesehen sind, kann außerdem die Stange 78 einfach in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) innerhalb des Gehäuses 52 ausbalanciert werden. Wenn die Stange 78 verschoben wird, kann hierdurch die Antriebskraft des Stellglieds 54 verringert werden, was mit einer Verringerung der auf den rohrförmigen Körper 94 und das fixierte Element 80, die in Gewindeeingriff stehen und die Antriebskraft auf die Stange 78 übertragen, aufgebrachten Last verbunden ist.
Außerdem besteht beispielsweise in dem Fall, dass eine Dichtung an einem äußeren Umfangsbereich der Stange 78 vorgesehen ist, wobei die Dichtung an der Ventilöffnung 68 des Gehäuses 52 anliegt, um die Abdichtung zu erreichen, die Befürchtung, dass die Dichtung durch ihren Gleitwiderstand in der Ventilöffnung 68 Abrieb bewirken und Fremdkörper erzeugen kann. In Ergänzung dieser Befürchtung würden in dem Fall, dass aus irgendwelchem Grund Fremdkörper in dem Fluid enthalten wären, diese Fremdkörper zwischen die Dichtung und die Ventilöffnung 68 eintreten, wodurch eine Abrasion der Dichtung gefördert und ihre Dichteigenschaften verschlechtert würden.
Im Gegensatz dazu werden bei dem oben beschriebenen Durchflussmengensteuerventil 50 der erste und zweite Balg 106, 108, die anstelle einer solchen Dichtung vorgesehen sind, nicht gleitend relativ zu der Ventilöffnung 68 verschoben. Daher können ein Verschleiß und ein Abrieb der ersten und zweiten Bälge 106, 108 vermieden werden zusammen mit der Vermeidung der Erzeugung von Fremdkörpern und dergleichen, die mit einer solchen Gleitverschiebung verbunden wären. Auch in dem Fall, dass Fremdkörper oder dergleichen in dem Fluid enthalten wären, das durch die Ventilöffnung 68 strömt, würde ein Verkeilen solcher Fremdkörper zwischen dem ersten und zweiten Balg 106, 108 und der Ventilöffnung 68 verhindert, da der erste und zweite Balg 106, 108 nicht in Kontakt mit der Ventilöffnung 68 stehen. In Verbindung hiermit tritt keine Abrasion des ersten und zweiten Balges 106, 108 auf und dadurch kann die Dichtfähigkeit des ersten und zweiten Balges 106, 108 in geeigneter Weise aufrechterhalten werden.
Als Folge hiervon wird die Haltbarkeit des Ventilmechanismus' 56 einschließlich des ersten und zweiten Balges 106, 108 nicht verringert und seine Lebensdauer kann erhöht werden. Bedenken hinsichtlich des Eintritts von Fremdkörpern oder dergleichen in das Fluid, die in dem Fall erzeugt werden könnten, dass die oben beschriebene Dichtung verwendet wird, werden ebenfalls vermieden. Außerdem wird auch in dem Fall, dass Fremdkörper oder Schmutzstoffe mit dem Fluid gemischt sind, die Fluidabdichtung gewährleistet und nicht verringert.
Durch Gewindeeingriff und Befestigung der ersten und zweiten Verbindungselemente 88, 100 mit den Enden der Stange 78, die das Ventilelement 110 aufweist, kann die Stange 78 durch die ersten und zweiten Verbindungselemente 88, 100, die vorab zentriert werden, einfach auf derselben Achse relativ zu der Ventilöffnung 68 des Gehäuses 52 angeordnet werden. Aus diesem Grunde werden die axialen Mitten des Ventilsitzes 70 des Gehäuses 52 und der Stange 78 in Übereinstimmung gehalten und durch Verschiebung der Stange 78 kann die Strömungsmenge des Fluids, das zwischen dem Ventilelement 110 und dem Ventilsitz 70 fließt, sehr genau gesteuert werden.
Anders ausgedrückt ist die Stange 78 innerhalb des Gehäuses 52 angeordnet und durch Verbindung der ersten und zweiten Verbindungselemente 88, 100 ist es nicht notwendig, eine Positionierung des Ventilsitzes 70 und der Stange 78 mit dem Ventilelement 110 vorzunehmen, da das Ventilelement 110 und der Ventilsitz 70 koaxial angeordnet sind. Daher kann die Zahl der Montageschritte, die zum Zusammenbau des Durchflussmengensteuerventils 50 mit dem Ventilmechanismus 56 erforderlich sind, verringert werden.
Da die Stange 78 über die an dem oberen Teil der Stange 78 ausgebildete Verbindungswelle 118a mit dem ersten Verbindungselement 88, welches das Hauptzahnrad 104 des Antriebskraftübertragungsmechanismus' 58 trägt, verbunden ist, kann die Stange 78 durch die Antriebskraft, die über den Antriebskraftübertragungsmechanismus 58 übertragen wird, schnell verschoben werden. Aus diesem Grunde kann die Ansprechgeschwindigkeit der Strömungsmengensteuerung entsprechend der Verschiebung des Ventilelements 110, das an der Stange 78 angeordnet ist, verbessert werden.
Wenn das in die Ventilöffnung 68 des Gehäuses 52 eingeführte Fluid in das Innere des ersten und zweiten Balges 106, 108 eingeführt wird, wird außerdem der Druck des Fluides auf die inneren Wandflächen des ersten und zweiten Balges 106, 108 ausgeübt und dieser Druck kann durch die zurückgesetzten Abschnitte 138, die eine größere Wanddicke aufweisen als die vorspringenden Abschnitte 136 des Balgabschnitts 130, der durch Blasen geformt ist, in geeigneter Weise aufgenommen werden. Da die Deformation der Balgabschnitte 130 des ersten und zweiten Balges 106, 108 durch den Fluiddruck vermieden wird und die Last auf den Balgabschnitt 130 erleichtert wird, wird hierdurch eine Verbesserung der Haltbarkeit des ersten und zweiten Balges 106, 108 ermöglicht.
Bei dem oben beschriebenen Durchflussmengensteuerventil 50 gemäß der ersten Ausführungsform wurde ein Aufbau erläutert, bei dem gepaarte erste und zweite Bälge 106, 108 um ein zentral angeordnetes Ventilelement 110 relativ zu der Stange 78 angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Beispielsweise kann bei dem Durchflussmengensteuerventil 170, wie es in 5 gezeigt ist, ein Aufbau mit einem einzelnen Balg 174 vorgesehen werden, der an einem oberen Ende der Stange 172 angeordnet ist. In diesem Fall wird das untere Ende der Stange 172 so gehalten, dass es in der axialen Richtung relativ zu einer Führungsöffnung 178 in dem Gehäuse 176 verschiebbar ist.
Durch Verwendung eines solchen Aufbaus wird der Ventilmechanismus 180 mit dem Balg 174 vereinfacht und Zahl der Teile des Ventilmechanismus' 180 kann reduziert werden. Außerdem kann die Zahl der Montageschritte, die zum Zusammenbau des Ventilmechanismus' 180 erforderlich sind, verringert werden.
Als Nächstes wird ein Durchflussmengensteuerventil 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform mit Bezug auf die 6 und 7 erläutert. Aufbauelemente, die die gleichen sind wie bei dem Durchflussmengensteuerventil 50 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und hinsichtlich ihres Aufbaus wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
Das Durchflussmengensteuerventil 200 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Durchflussmengensteuerventil 50 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass die vorderen Endabschnitte 208 der ersten und zweiten Balgabschnitte 204, 206, die von der Stange 202 gehalten werden, so angeordnet sind, dass sie einander jeweils an der Seite des Ventilelements 110 der Stange 202 zugewandt sind. Ihre hinteren Endabschnitte 210 sind so angeordnet, dass sie voneinander an beiden Endseiten der Ventilöffnung 212 beabstandet sind.
Bei dem Durchflussmengensteuerventil 200 besteht die Stange 202, die durch das Innere des Gehäuses 52 eingesetzt ist, aus einer Hauptstange 214 mit dem Ventilelement 110, einer ersten Unterstange 216, die mit einem oberen Abschnitt der Hauptstange 214 verbunden ist und das Hauptzahnrad 104 des Antriebskraftübertragungsmechanismus' 58 trägt, und einer zweiten Unterstange 218, die mit einem unteren Abschnitt der Hauptstange 214 verbunden ist und in einer Einsetzöffnung 102 der Endabdeckung 96 gehalten wird.
Eine sich verjüngende (konische) Fläche 114, deren Durchmesser sich von dem Ventilelement 110 aus nach unten allmählich verringert, ist an einer äußeren Umfangsfläche der Hauptstange 214 ausgebildet. An einem oberen Abschnitt der Hauptstange 214, der der ersten Unterstange 216 zugewandt ist, ist eine Verbindungswelle 220 ausgebildet, die über einen Flansch 116, dessen Durchmesser sich radial nach außen erweitert, vorsteht. Die erste Unterstange 216 ist mit der Verbindungswelle 220 verbunden. Außerdem ist an einem unteren Abschnitt der Hauptstange 214, die der zweiten Unterstange 218 zugewandt ist, eine Öffnung 222 ausgebildet, die sich zu der Seite der zweiten Unterstange 218 öffnet (in Richtung des Pfeils B).
Der vordere Endabschnitt 208 des ersten Balges 204 ist in eine Endfläche des Flansches 116 eingesetzt und wird an dieser gehalten.
Die erste Unterstange 216 hat eine schaftähnliche Form mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser. Das untere Ende der ersten Unterstange 216 ist mit der Verbindungswelle 220 der Hauptstange 214 verbunden, die in eine Öffnung eingeschraubt ist. Auf diese Weise werden die erste Unterstange 216 und die Hauptstange 214 koaxial verbunden. Außerdem wird die erste Unterstange 216 verschiebbar in einer Öffnung einer Kappe 224 gehalten, die in dem fixierten Element 80 angebracht ist. Eine Welle 126 ist an einem oberen Ende der ersten Unterstange 216 ausgebildet, an welcher das Hauptzahnrad 104 drehbar gehalten wird.
Die zweite Unterstange 218 ist ebenfalls schaftförmig mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser ausgebildet. Ein oberes Ende der zweiten Unterstange 218 umfasst eine Verbindungswelle 226, die in eine Öffnung 222 der Hauptstange 214 eingeschraubt ist. Im Einzelnen ist die zweite Unterstange 218 koaxial über die Verbindungswelle 226 mit der Hauptstange 214 verbunden, so dass die ersten und zweiten Unterstangen 216, 218 zusammen koaxial mit der Hauptstange 214 verbunden sind.
Andererseits tritt die Ventilöffnung 212 durch das Gehäuse 52 mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser durch, und ein zylindrisch geformter Führungskörper 228 ist in der Ventilöffnung 212 angebracht. Der Führungskörper 228 umfasst einen Ventilsitz 230, der an einem in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) im Wesentlichen zentralen Bereich radial nach innen vorsteht, einen Zufuhranschluss 232, der an einer oberen Seite (in der Richtung des Pfeils A) relativ zu dem Ventilsitz 230 angeordnet ist und durch welchen das von dem Einlassanschluss 60 zugeführte Fluid in das Innere des Führungskörpers 228 gerichtet wird, und einen Auslassanschluss 234, der an einer unteren Seite (in der Richtung des Pfeils B) relativ zu dem Ventilsitz 230 angeordnet ist und durch welchen das in den Führungskörper 228 eingeführte Fluid nach außen abgeleitet wird.
Außerdem sind mehrere Dichtungselemente 236, die um bestimmte Abstände in der axialen Richtung voneinander getrennt sind, an der äußeren Umfangsfläche des Führungskörpers 228 angeordnet. Durch Anlage der Dichtungselemente 236 an der inneren Umfangsfläche der Ventilöffnung 212 wird eine Leckage von Fluid zwischen dem Führungskörper 228 und dem Gehäuse 52 verhindert. Im Einzelnen ist die Stange 202, die aus der Hauptstange 214 und den ersten und zweiten Unterstangen 216, 218 besteht, in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) verschiebbar innerhalb des Führungskörpers 228, der innerhalb des Gehäuses 52 angeordnet ist, vorgesehen.
Der erste Balg 204 des Ventilmechanismus' 56 ist an einer äußeren Umfangsseite der ersten Unterstange 216 angeordnet. Der vordere Endabschnitt 208 des ersten Balges 204 wird durch die Verbindungswelle 220 der Hauptstange 214 gehalten, während sein hinterer Endabschnitt 210 zwischen einem Ende des fixierten Elements 80, das an dem oberen Abschnitt des Gehäuses 52 angeordnet ist, und der Kappe 224, die innerhalb des fixierten Elements 80 angeordnet ist, ergriffen wird.
Der zweite Balg 206 ist an einer äußeren Umfangsseite der zweiten Unterstange 218 angeordnet. Die Verbindungswelle 226 der zweiten Unterstange 218 ist durch den vorderen Endabschnitt 208 des zweiten Balges 206 eingesetzt, während seine äußere Umfangsseite in den Flansch 116, der an dem unteren Ende der Hauptstange 214 ausgebildet ist, eingesetzt ist und hierdurch gehalten wird.
Außerdem wird der hintere Endabschnitt 210 des Balges 206 zwischen der Endabdeckung 96, die in dem unteren Abschnitt des Gehäuses 52 angebracht ist, und dem Ende des Führungskörpers 228 ergriffen.
Bei dem auf diese Weise aufgebauten Durchflussmengensteuerventil 200 wird dann, wenn das Stellglied 54 angetrieben wird, das durch Abheben des Ventilelements 110 der Hauptstange 214 von dem Ventilsitz 230 von dem Einlassanschluss 60 zugeführte Fluid durch den Einlassanschluss 232 in das Innere des Führungskörpers 228 geführt. Das Fluid fließt dann durch den Auslassanschluss 234, wobei es durch den Spalt zwischen dem Ventilelement 110 und dem Ventilsitz 230 tritt.
Zu dieser Zeit fließt das Fluid zwischen den äußeren Umfangsflächen des ersten und zweiten Balges 204, 206 und der inneren Umfangsfläche des Führungskörpers 228, wodurch der Druck des Fluides radial nach innen gerichtet auf den ersten und zweiten Balg 204, 206 ausgeübt wird. Außerdem wird das Fluid, das aus dem Auslassanschluss 234 des Führungskörpers 228 herausgeführt wird, durch den Auslassanschluss 62 nach außen gerichtet.
Bei dem oben beschriebenen Durchflussmengensteuerventil 200 wurde ein Aufbau beschrieben, bei dem gepaarte erste und zweite Bälge 204, 206 um ein zentral angeordnetes Ventilelement 110 relativ zu der Stange 202 vorgesehen sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Beispielsweise kann bei dem Durchflussmengensteuerventil 240, wie es in 8 gezeigt ist, ein Aufbau mit einem einzelnen Balg 244 vorgesehen werden, der lediglich an der Seite einer nach oben angeordneten Unterstange 242 vorgesehen ist. In diesem Fall wird das untere Ende der Hauptstange 246, das mit der Unterstange 242 verbunden ist, in der axialen Richtung relativ zu einer Führungsöffnung 250 des Gehäuses 248 verschiebbar gehalten.
Durch Verwenden eines solchen Aufbaus wird der Ventilmechanismus 252 mit dem Balg 244 vereinfacht und die Zahl der Teile kann verringert werden. Außerdem wird die Zahl der Montageschritte, die zum Zusammenbau des Durchflussmengensteuerventils 240 erforderlich sind, verringert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-057663 A [0003]

Claims

Durchflussmengensteuerventil mit: einem Gehäuse (52) mit einem Paar von Anschlüssen (60, 62), durch welche ein Fluid zugeführt und abgeführt wird, einer Ventilöffnung (68), die mit den Anschlüssen (60, 62) in Verbindung steht und durch welche das Fluid strömt, und einem Ventilsitz (70), welcher der Ventilöffnung (68) zugewandt ist, einer Stange (78), die entlang der Ventilöffnung (68) verschiebbar vorgesehen ist und ein Ventilelement (110) aufweist, wobei das Ventilelement (110) auf den Ventilsitz (70) aufsetzbar ist, einem Führungselement (88, 100), das mit einem Ende der Stange (78) verbunden ist und so gehalten wird, dass es relativ zu dem Gehäuse (52) verschiebbar ist, wobei es der Ventilöffnung (68) zugewandt ist, und einem Balg (106, 108), der zwischen dem Gehäuse (52) und der Stange (78) gehalten wird und der durch Verschiebung der Stange (78) in einer axialen Richtung expandierbar und zusammenziehbar ist, wobei das Führungselement (88, 100) und die Ventilöffnung (68) mit dem Ventilsitz (70) auf der gleichen Achse angeordnet sind und wobei sich der Balg (106, 108) zu einer Seite des Ventilelements (110) und des Ventilsitzes (70) in der Ventilöffnung (68) öffnet.
Durchflussmengensteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar von Bälgen (106, 108) vorgesehen sind, die an beiden Enden der Stange (78) vorgesehen sind, wobei das Ventilelement (110) mittig dazwischen angeordnet ist.
Durchflussmengensteuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar von Führungselementen (88, 100) vorgesehen ist, die an beiden Enden der Stange (78) angeordnet sind.
Durchflussmengensteuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Balges (106, 108) an einem Ende der Stange (78) gehalten wird und dass das andere Ende des Balges (106, 108) an dem Gehäuse (52) gehalten wird, und dass der Balg (106, 108) in einem kontaktfreien Zustand relativ zu einer inneren Wandfläche der Ventilöffnung (68) vorgesehen ist.
Durchflussmengensteuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (88, 100) einen Kragen (128a, 128b) an seinem einen Ende aufweist, der zu der Stange (78) vorsteht und einen Endabschnitt des Balges (106, 108) trägt.
Durchflussmengensteuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (106, 108) einen Balgabschnitt (130) aufweist, der in einer Wellenform in der axialen Richtung gebogen ist, und dass der Balgabschnitt (130) aus einem vorspringenden Abschnitt (136), der in einer im Querschnitt dreieckigen Form radial nach außen vorsteht, und einem zurückgesetzten Abschnitt (138) neben dem vorspringenden Abschnitt (136), der in einer im Querschnitt dreieckigen Form radial nach innen zurückgesetzt ist, besteht.
Durchflussmengensteuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wanddicke T1 des vorspringenden Abschnitts (136) kleiner ist als eine Wanddicke T2 des zurückgesetzten Abschnitts (138).
Durchflussmengensteuerventil mit: einem Gehäuse (52) mit einem Paar von Anschlüssen (60, 62), durch welche ein Fluid zugeführt und abgeführt wird, einer Ventilöffnung (212), die mit den Anschlüssen (60, 62) in Verbindung steht und durch welche das Fluid strömt, und einem Ventilsitz (230), der der Ventilöffnung (212) zugewandt ist, einer Stange (202), die entlang der Ventilöffnung (212) verschiebbar vorgesehen ist und ein Ventilelement (110) aufweist, wobei das Ventilelement (110) auf dem Ventilsitz (230) aufsetzbar ist, einem Führungselement (216, 218), das mit einem Ende der Stange (202) verbunden ist und so gehalten wird, dass es relativ zu dem Gehäuse (52) verschiebbar ist, wobei es der Ventilöffnung (212) zugewandt ist, und einem Balg (204, 206), der zwischen dem Gehäuse (52) und der Stange (202) gehalten wird, wobei der Balg (204, 206) durch Verschieben der Stange (202) in einer axialen Richtung expandierbar und zusammenziehbar ist, wobei das Führungselement (216, 218) und die Ventilöffnung (212) mit dem Ventilsitz (230) auf derselben Achse angeordnet sind und wobei der Balg (204, 206) sich in einer Richtung weg von dem Ventilelement (110) und dem Ventilsitz (230) in der Ventilöffnung (212) öffnet.
Durchflussmengensteuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar von Bälgen (204, 206) vorgesehen ist, die an beiden Enden der Stange (202) angeordnet sind, wobei das Ventilelement (110) mittig dazwischen angeordnet ist.
Durchflussmengensteuerventil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar von Führungselementen (216, 218) vorgesehen ist, die an den Enden der Stange (202) angeordnet sind.
Durchflussmengensteuerventil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Balges (204, 206) an einem Ende der Stange (202) gehalten wird, dass das andere Ende des Balges (204, 206) an dem Gehäuse (52) gehalten wird und dass der Balg (204, 206) in einem kontaktfreien Zustand relativ zu einer inneren Wandfläche der Ventilöffnung (212) gehalten wird.